DB31∕T 1142-2019 燃氣工業(yè)鍋爐能效在線監(jiān)測技術(shù)規(guī)范

燃氣工業(yè)鍋爐能效在線監(jiān)測技術(shù)規(guī)范Technicalspecificationforonlinemoindustrialboilers2019-02-28發(fā)布2019-06-01實施I本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準由上海市經(jīng)濟和信息化委員會提出并組織實施。本標準由上海市能源標準化技術(shù)委員會技術(shù)歸口。本標準起草單位：上海能效中心、上海東方延華節(jié)能技術(shù)服務股份有限公司、上海節(jié)能技術(shù)服務有1本標準規(guī)定了燃氣工業(yè)鍋爐實際運行工況下能效在線監(jiān)測的系統(tǒng)組成、數(shù)據(jù)采集、采集裝置安裝、能效計算方法和能效指標對標的技術(shù)要求。本標準適用于以可燃氣體為燃料的、以水或有機熱載體為介質(zhì)、額定工作壓力小于3.8MPa的固定式鍋爐。鍋爐房的能效數(shù)據(jù)采集、計算和對標可參照執(zhí)行。為了便于對標，本標準數(shù)據(jù)監(jiān)測和能效評價的范圍只限定為鍋爐本體及鍋爐煙道上安裝的余熱回收裝置。不包含鍋爐房內(nèi)水處理設備、余熱回收、輸配管道等鍋爐本體外的熱能轉(zhuǎn)換部分。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。綜合能耗計算通則工業(yè)鍋爐能效測試與評價規(guī)則在用工業(yè)鍋爐安全、節(jié)能和環(huán)保管理基本要求3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。鍋爐能效energyefficienc鍋爐對輸入能量的利用程度或轉(zhuǎn)換程度，等于有效利用或轉(zhuǎn)換能量占輸入能量的百分比。在鍋爐運行期間，利用系統(tǒng)實時采集的數(shù)據(jù)，采用反平衡法實時計算鍋爐當前的熱效率2。時期的鍋爐運行能效。能效歷史對標historicalbenchmarkingofenergyeffi對目標鍋爐某一時間段內(nèi)的幾項周期性能效評價指標與其自身歷史對應的指標進行比較，并使用模型計算得出的綜合指標值，用于評價該鍋爐在這個時間段的相對能效水平。能效橫向?qū)薭enchmarkingofenergyefficiencyforboilers對目標鍋爐某一時間段內(nèi)的的幾項周期性能效評價指標與鍋爐能效監(jiān)測平臺上其他同類鍋爐對應2的能效指標進行比較，并使用模型計算得出的綜合指標，用于評價該鍋爐與同類鍋爐的相對能效水平。數(shù)據(jù)采集終端dataacquisitionterminal4系統(tǒng)基本組成燃氣工業(yè)鍋爐能效在線對標系統(tǒng)由物理層、數(shù)據(jù)采集層、傳輸網(wǎng)絡層、應用層四個層次組成。4.3數(shù)據(jù)采集層通過各種計量裝置的多協(xié)議數(shù)據(jù)采集裝置，采集物理層的信息。通過無線或傳輸介質(zhì)以及網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，包括現(xiàn)場端局域網(wǎng)、公用廣域網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)采集層的信息與上位應用層的信息交換。4.5應用層基于應用對象基本檔案以及在線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲、處理、分析和展示，通過圖、地在計算機或手機設備上展現(xiàn)燃氣工業(yè)鍋爐能效相關(guān)信息，如數(shù)據(jù)報表、對標分析、異常警報等。5鍋爐能效監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集5.1燃氣工業(yè)鍋爐運行工況能效監(jiān)測和采集的數(shù)據(jù)項目，宜根據(jù)DB31/T787、DB31/T786和TSGG0003的要求進行，具體采集項、符號和單位如表1所示。1℃2%34℃56t℃7是指在101325Pa大氣壓力、0℃狀態(tài)下測得的B38D9t℃G熱水進水(熱載體)溫度℃熱水出水(熱載體)溫度t℃燃氣壓力℃蒸汽壓力P熱水進水(熱載體)壓力熱水出水(熱載體)壓力鍋爐運行開始時間以燃氣輸入后60分鐘為開始時間鍋爐運行關(guān)閉時間以燃氣停止輸人時間為關(guān)閉時間由所屬燃氣公司按批次提供，人工錄入系統(tǒng)F5.2燃氣工業(yè)鍋爐運行工況能效監(jiān)測和采集的數(shù)據(jù)項由數(shù)據(jù)采集終端完成，數(shù)據(jù)采集終端有本地存儲功能。5.3數(shù)據(jù)采集應采用全時段連續(xù)在線采集。5.4各數(shù)據(jù)項的采集應保持同步。5.5數(shù)據(jù)采集頻率宜小于5min/次。5.6數(shù)據(jù)采集終端對采集到的數(shù)據(jù)在終端內(nèi)進行暫存后，以每5min為頻率向上位系統(tǒng)實時上傳，上傳時間的延時應小于5min。5.7上位系統(tǒng)按規(guī)定計算方法實時計算鍋爐實時能效，定期計算規(guī)定時間段內(nèi)(如一小時、一天、一周等)的統(tǒng)計能效。5.8采集和上傳的數(shù)據(jù)記錄格式應符合表2要求。表2數(shù)據(jù)記錄格式記錄項說明示例按附錄A燃氣工業(yè)鍋爐編碼規(guī)則指：1#20噸臥式鍋爐4記錄項說明示例6計量采集裝置要求、安裝及其采樣6.1監(jiān)測采集鍋爐運行參數(shù)的儀器儀表應經(jīng)過檢定或校準合格。6.2所用儀器儀表在測量量程內(nèi)應滿足采集項目的精度要求，主要采集項的所用儀器儀表的精度應符合表3的規(guī)定。表3主要采集項的所用儀器儀表的精度要求測量項目1電能表1.0級21.5級1.0級3(采用熱電阻溫度計時精度應不低于B級，且其顯示儀表(二次儀表)的讀數(shù)分辨率應不低于0.1℃)4介質(zhì)壓力、燃氣壓力1.6級51.0級5.0級6.3儀表安裝需滿足選用設備安裝說明書的安裝要求。6.4給水或循環(huán)水流量測量采用的流量計應適應被測介質(zhì)的溫度要求。測點通常布置在給水泵后給水管道的直段上，并盡量與給水溫度和給水壓力測點處于同一區(qū)域。6.5過熱蒸汽流量測點一般布置在主蒸汽管道的直管段上。6.6溫度測點應選擇在被測介質(zhì)溫度分布比較均勻的位置。測溫儀表的測溫端應插至管道截面的1/3至2/3處。入爐冷空氣溫度測點應設在鼓(送)風機進風口處。排煙溫度測點應設置在最后一級受熱面后1m以內(nèi)的煙道上。6.7鍋爐蒸汽壓力、給水壓力、熱水(有機熱載體)鍋爐進水(有機熱載體)和出水(有機熱載體)壓力，可采用壓力表進行測量。飽和蒸汽鍋爐蒸汽壓力的測點應布置在鍋筒或鍋殼上，過熱蒸汽鍋爐蒸汽壓力的測點應布置在過熱蒸汽主管道上，熱水(有機熱載體)鍋爐介質(zhì)壓力測點應布置在進、出水(有機熱載體)管道上。6.8煙氣成分測點應開設在煙道截面上介質(zhì)流速比較均勻的位置，并應設置在最后一級受熱面后1m以內(nèi)的煙道上。56.9鍋爐各輔機的用電量可采用符合6.2要求的儀器和儀表進行測量，測點一般布置在鍋爐動力柜中。6.10燃氣流量測點位置一般在鍋爐燃氣管道的直管道上，可使用在線燃氣流量計。燃氣低位發(fā)熱值由所屬燃氣公司按批次提供，人工錄入系統(tǒng)。6.11鍋爐散熱表面積可以根據(jù)鍋爐(含尾部節(jié)能器)的尺寸一次性輸入。7能效計算方法7.1燃氣工業(yè)鍋爐運行工況的實時能效計算，依據(jù)GB/T2589和TSGG0003,采用反平衡法進行。7.2排煙熱損失q?,按照式(1)計算：式中：apy——排煙過量空氣系數(shù)；tpy——排煙溫度，單位為攝氏度(℃);tk——入爐冷空氣溫度，單位為攝氏度(℃)。式中：Opy——排煙處煙氣含氧量。7.3氣體未完全燃燒損失q?,當CO有測量值則按照表4選取，如沒有測量數(shù)據(jù)則按0.5選取。表4氣體未完全燃燒熱損失%或10-?%17.4散熱損失q?,按照式(3)計算：式中：F——鍋爐散熱表面積，單位為平方米(m2);Qnetv.ar——燃氣收到基低位發(fā)熱值，單位為千焦每立方米(kJ/m3);B,——燃氣瞬時標態(tài)流量，單位為立方米每小時(m3/h)。7.5鍋爐熱效率η2,按照式(4)計算：72=100-q2-q?-q?8能效指標與對標8.1燃氣工業(yè)鍋爐運行工況的實時能效評價分類燃氣工業(yè)鍋爐運行工況的實時能效評價分為實時能效指標和周期能效指標，實時性評價根據(jù)在線6采集獲得的數(shù)據(jù)頻率，參照能效計算方法使用瞬時數(shù)據(jù)每5分鐘至60分鐘實時計算；周期性評價是利的設備平均能效。8.2實時(瞬時)能效指標計算燃氣工業(yè)鍋爐運行工況的實時熱效率η2采用反平衡法計算。實時熱效率計算開始時間以燃氣輸入后60分鐘為開始，以燃氣停止輸入時間為結(jié)束，能效計算方法按式(4);計算出的實時熱效率，可根據(jù)DB31/T1057中的熱效率限定值和目標值進行比較對標，評價目標鍋爐的實際運行能效。8.3周期性能效指標計算方法按式(4)。8.3.2評價周期內(nèi)單位有效吸收熱量的耗氣量(耗氣量/有效吸收熱量):E——周期內(nèi)單位有效吸收熱量的耗氣量，單位為立方米每千克(m3/kg)或立方米每兆焦(m3/MJ);B——周期內(nèi)總?cè)細庥昧浚瑔挝粸榱⒎矫?m3);D——周期內(nèi)總蒸汽產(chǎn)量，單位為千克(kg);Q——周期內(nèi)總產(chǎn)熱量，單位為兆焦(MJ)。式(6)中Q按式(7)計算：G——鍋爐周期內(nèi)總循環(huán)水(熱載體)流量，單位為千克(kg)或噸(t);h?！仩t出水(熱載體)焓，其焓值根據(jù)出水(熱載體)溫度查取，單位為千焦每千克(kJ/kg);hj?！仩t進水(熱載體)焓，其焓值根據(jù)進水(熱載體)溫度查取，單位為千焦每千克(kJ/kg)。8.3.3評價周期內(nèi)水泵風機等輔助設備單位有效吸收熱量的耗電量(耗電量/有效吸收熱量)按式(8)、式(9)計算：式中：E;——周期內(nèi)的水泵風機等輔助設備單位有效吸收熱量的耗電量，單位為千瓦時每千克(kWh/kg)或千瓦時每兆焦(kWh/MJ);Wpp——周期內(nèi)輔助設備總用電量，單位為千瓦時(kWh);D——周期內(nèi)總蒸汽產(chǎn)量，單位為千克(kg);Q——周期內(nèi)總產(chǎn)熱量，單位為兆焦(MJ)。8.4能效歷史對標的計算8.4.1對鍋爐運行熱效率進行歷史對標評價，按式(10)計算：7式中：a,——鍋爐能效歷史自對標系數(shù)；7,——鍋爐實時熱效率，%;70——鍋爐在對標周期內(nèi)的平均熱效率，%;78——鍋爐在對標周期內(nèi)的最高熱效率，%。8.4.2對鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量的耗氣量進行對標評價，按式(11)計算：式中：a.——鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量的耗氣量對標值；E,——鍋爐運行周期內(nèi)的單位有效吸收熱量的平均耗氣量，單位為立方米每千克(m3/kg)或立方米每兆焦(m3/MJ);E,——鍋爐運行實時單位有效吸收熱量的耗氣量，單位為立方米每千克(m3/kg)或立方米每兆焦E——鍋爐運行周期內(nèi)的單位有效吸收熱量的最小耗氣量，單位為立方米每千克(m3/kg)或立方米每兆焦(m3/MJ)。8.4.3對鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量的耗電量進行對標評價，按式(12)計算：式中：a——鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量的耗電量對標值；E——鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量的平均耗電量，單位為千瓦時每千克(kWh/kg)或千瓦時每兆焦(kWh/MJ);E?！仩t運行實時單位有效吸收熱量的耗電量，單位為千瓦時每千克(kWh/kg)或千瓦時每兆焦(kWh/MJ);Ejg——鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量的最小耗電量，單位為千瓦時每千克(kWh/kg)或千瓦時每兆焦(kWh/MJ)。8.4.4對鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量的總能耗進行對標評價，按式(13)計算：式中：a,——鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量的總能耗對標值；kq——可燃氣體的折標準煤系數(shù)；kd——電的折標準煤系數(shù)。8.5能效橫向?qū)说挠嬎?.5.1對鍋爐運行熱效率進行對標評價，按式(14)計算：式中：βh——鍋爐能效平臺對標值；——鍋爐在對標周期內(nèi)的平臺平均熱效率，%;87he——鍋爐在對標周期內(nèi)的平臺最高熱效率，%。8.5.2對鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量的耗氣量進行平臺對標評價，按式(15)計算：βhe——鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量的耗氣量平臺對標值；Eo——鍋爐運行周期內(nèi)的單位有效吸收熱量的平臺平均耗氣量，單位為立方米每千克(m3/kg)或立方米每兆焦(m3/MJ);Ehg——鍋爐運行周期內(nèi)的單位有效吸收熱量的平臺最小耗氣量，單位為立方米每千克(m3/kg)或立方米每兆焦(m3/MJ)。8.5.3對鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量的耗電量進行平臺對標評價，按式(16)計算：βjs——鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量耗電量的平臺對標值；Eip——鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量的平臺平均耗電量，單位為千瓦時每千克(kWh/kg)或千瓦時每兆焦(kWh/MJ);Ejg——鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量的平臺最小耗電量，單位為千瓦時每千克(kWh/kg)或千瓦時每兆焦(kWh/MJ)。8.5.4對鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量的總能耗平臺進行對標評價，按式(17)計算：β?=kg×βhe+kd×βnsβ?——鍋爐運行周期內(nèi)單位有效吸收熱量的總能耗橫向?qū)酥怠?進水溫度(℃)字表示蒸汽鍋爐額定蒸發(fā)量(t/h)或熱水鍋爐額定熱功率(MW)。段表示過熱蒸汽溫度(蒸汽溫度為飽和溫度時不表示);熱水鍋爐時第二段和第三段分別表示A.2燃氣蒸汽或熱水工業(yè)鍋爐總體型式代號按表A.1或表A.2編制。立式鍋爐LS(立水)臥式外燃WW(臥外)LH(立火)臥式內(nèi)燃WN(臥內(nèi))DL(單式)SH(雙橫)DZ(單式)ZH(縱橫)DH(單橫)QX(強制)SZ(雙縱)A.3燃氣熱載體鍋爐總體型式的代號按表A.3編制。表A.3熱載體鍋爐總體型式代號L臥式W(規(guī)范性附錄)Function_ID編碼與對應說明Function_ID編碼與對應說明表見表B.1。表B.1Function_ID編碼與對應說明表點位類型數(shù)據(jù)項1累計流量2瞬時流量3溫度℃4燃氣累計流量5燃氣瞬時流量6燃氣壓力7溫度℃8熱水累計流量9熱水瞬時流量熱水溫度℃蒸汽累計流量蒸汽瞬時流量蒸汽溫度℃蒸汽壓力進水(熱載體)壓力壓力出水(熱載體)壓力壓力累計熱量瞬時熱功率溫度℃%%風機_電累計正向有功電量風機_電A風機_電A風機_電A點位類型風機_電總有功功率風機_電總無功功率風機_電總視在功率風機_電累計正向無功電量風機_電一風機_電風機_電累計反向有功電量風機_電累計反向無功電量水泵_電累計正向有功電量水泵_電A水泵_電A水泵_電A水泵_電總有功功率水泵_電總無功功率水泵_電總視在功率水泵_電累計正向無功電量水泵_電一水泵_電水泵_電累計反向有功電量水泵_電累計反向無功電量(規(guī)范性附錄)數(shù)據(jù)上傳通信協(xié)議C.1網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)包格式C.1.1數(shù)據(jù)上傳功能模塊和能耗監(jiān)管系統(tǒng)傳輸?shù)木W(wǎng)絡層數(shù)據(jù)包格式是指通過TCP協(xié)議傳輸時的格式，不但包括應用層的數(shù)據(jù)包，還包括因為TCP協(xié)議特性而增加的附加信息，以保證數(shù)據(jù)的順利傳輸。格式定義見表C.1:表C.1網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)包格式C.1.2網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)包由四部分組成，分別是“Head”“Type”“Length”“Data”,網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)包有3種消息表C.2網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)包格式說明說明數(shù)據(jù)的說明消息頭固定內(nèi)容消息類型1字節(jié)心跳網(wǎng)絡字節(jié)順序，高位字節(jié)在前C.2客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)前的準備工作C.2.1從中心平臺獲取服務端的IP(域名)、端口并telnet確認通訊通道暢通。C.2.2與平臺確認認證密鑰，密鑰長度128bit,儲存在本地。C.3客戶端通訊順序規(guī)則C.3.1總體順序建立TCP連接流程如下：a)客戶端向服務端發(fā)送“身份認證”完成身份認證過程；b)客戶端向服務端發(fā)送“能耗數(shù)據(jù)”;c)客戶端不定期向服務端發(fā)送“心跳”,一般間隔在15min即可。C.3.1.2身份認證過程以及能耗數(shù)據(jù)上傳規(guī)則身份認證過程和能耗數(shù)據(jù)上傳流程如下：a)客戶端向服務端發(fā)送身份認證請求；b)服務端向客戶端發(fā)送一個隨機序列；c)客戶端將本地儲存的認證密鑰和接收到的隨機序列組合成字符串，計算這個字符串的MD5值發(fā)送給服務端；d)服務端將接收到的MD5值和本地計算結(jié)果相比較，如果一致則認證成功，可以繼續(xù)發(fā)送“能e)“能耗數(shù)據(jù)”中的Data數(shù)據(jù)體使用AES加密算法對XML數(shù)據(jù)進行加密，加密密鑰和認證密鑰f)AES加密算法采用CBC算法模式，PKCS7/PKCS5填充模式。加密向量和密鑰相同。C.3.2通信流程圖通信流程圖見圖C.1。開始否是否是否圖C.1通信流程圖C.4數(shù)據(jù)傳輸?shù)腦ML數(shù)據(jù)格式(Data數(shù)據(jù)體)示范C.4.1身份認證數(shù)據(jù)包_客戶端發(fā)起請求示例<?xmlversion="1.0"encoding="utf-<org_id>xxxXXXxxxx</o<gateway_id>xxxx</gatC.4.2身份認證數(shù)據(jù)包_服務端答復隨機序列示例<?xmlversion="1.0"encoding<org_id>xxxXXXxxxx</o<gateway_id>xxxx</gat<sequence>123456789abcde</sequence>C.4.3身份認證數(shù)據(jù)包_客戶端計算密鑰和隨機序列的MD5繼續(xù)請求示例<?xmlversion="1.0"encoding="utf-8"?〉<org_id)xxxXXXxxxx</o<gateway_id)xxxx</gate<id_validateoperation="md5"><?xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"?><org_id)xxxXXXxxxx</<gateway_id>xxxx</gat<id_validateoperation="result"><md5>b86c9787fa5de088e5008d2f9968d3f<?xmlversion="1.0"encoding="utf-8<gateway_id)xxxx</gate<time>yyyyMMDDHHmms<energy_itemscode="10000">4853819.05</energy_item〉<boilerid="xxxXXXxxxxBwns20-01"name="xxXX-1_xxx"><functionid="WPP"error="">1625895.750000</function><functionid="Ps"error="">152.464<functionid="Qs"error="">10.596405</function)<functionid="Ua"error="">229.147369</fu<functionid="Ub"error="">229.351242</function〉<functionid="Uc"error="">231.584595</fu<functionid="Ia"error="">249.266159</function)<functionid="Ib"error="">247.044189</function〉<functionid="Ic"error="">182.935577</function)<functionid="PFs"error="">0.997646</fu<functionid="F"error="">50.099998</function><boilerid="xxxXXXxxxxBwns20-02"name="xxXX-2_xxx"><functionid="WPP"error="">11254.822266</function)<functionid="Ia"error="">0.000000</function><functionid="Ib"error="">0.000000</func<functionid="Ic"error="">0.000000</function><?xmlversion="1.0"